海洋能源科普——立管载荷条件

立管所受海冰作用力的大小，不仅取决于海工结构物的尺度和结构形式，而且还与海冰的物理力学性质、海冰的破坏模式及海洋动力特性密切相关。与冰载荷有关的海冰物理力学特性主要有冰的晶体结构、厚度、含盐度、抗压强度、抗弯强度以及冰速、冰排的平面尺度等。海冰的形成机理及对立管的作用过程都依赖于所在海域的地理位置及海冰生成的海洋环境条件(如大气热量的变化，风、浪、流对冰的影响及海冰的冻结速度、冰龄等因素)，从而使各海域的海冰力学特性呈现出明显的区域性。利用规范来计算结构物上所作用的冰载荷是工程中常用的一种计算方法。但是规范所建议公式中的各参数的选择直接与冰载荷的大小有关。在选取这些参数时，必须考虑冰与结构物的作用形式及冰的物理力学特性。冰是一种黏弹性物质，数学分析的方法是利用塑性理论或弹塑性理论来研究冰的破坏机理及破坏模式，较常用的方法是用有限元方法来分析半无限冰排对结构物的作用，用富里埃展开和有限元结合求解刚性圆柱结构在半无限冰排下的受力;以及Kry 提出的一种利用随机理论来计算作用在宽体结构物上的冰的脆性破坏的冰载荷计算方法。这些方法为研究和分析冰对结构物的作用及冰载荷的确定提供了理论依据。